一、區(qū)域網(wǎng)

多業(yè)務(wù)系統(tǒng)服務(wù)商(MSO)越來越常見，他們將幾個(gè)相鄰的系統(tǒng)做到一起而組成一個(gè)更大的區(qū)域網(wǎng)。典型的區(qū)域網(wǎng)包含了一個(gè)或兩個(gè)主前端，在該處收集來自衛(wèi)星、地面微波天線和其它來源的信號(hào)。區(qū)域網(wǎng)還包含了一個(gè)主干分配網(wǎng)，把信號(hào)送到一系列的初級(jí)分配Hub。初級(jí)Hub或者直接將信號(hào)送到節(jié)點(diǎn)，或者先送到次級(jí)Hub，再把信號(hào)連到光節(jié)點(diǎn)。一個(gè)區(qū)域網(wǎng)系統(tǒng)要服務(wù)約500，000用戶，初級(jí)Hub約服務(wù)100，000用戶，次級(jí)Hub約服務(wù)20，000用戶，而光節(jié)點(diǎn)服務(wù)500至2000用戶。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)上如此多的用戶要依賴與主前端相連的初級(jí)Hub網(wǎng)，故主干網(wǎng)應(yīng)是冗余的和多路由的連接。通常采用雙向的多光纖環(huán)(圖12-1)。注意作為一個(gè)基本的規(guī)則，所有前端和初級(jí)Hub都可直接把信號(hào)分配給那些鄰近的節(jié)點(diǎn)。

現(xiàn)在做件有益的事情，來估計(jì)一下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的光纖數(shù)目和設(shè)備需求。上面講的這個(gè)例子擁有5個(gè)初級(jí)Hub(其中之一與主前端共處一處)，每個(gè)初級(jí)Hub送給5個(gè)次級(jí)Hub，而每個(gè)次級(jí)Hub有20個(gè)光節(jié)點(diǎn)。以每個(gè)節(jié)點(diǎn)有四條光纖(正向、回傳、兩條備用)計(jì)算，這樣就從次級(jí)Hub傳下來80條光纖。為滿足信號(hào)傳輸與光纖備份的需要意味著需要400條進(jìn)入初級(jí)Hub的光纖。

這個(gè)數(shù)目看來太大且難以管理，所以需要一定程度地壓縮。譬如說對(duì)正向和回傳的窄帶廣播頻率搬移技術(shù)能夠進(jìn)行4：1的壓縮。這就把每個(gè)初級(jí)Hub下傳的光纖數(shù)目減至約100條左右。

圖12-1 區(qū)域環(huán)形網(wǎng)路

在次級(jí)Hub設(shè)備需求情況：

1個(gè)正向廣播接收機(jī)；

1個(gè)正向放大器(放大功率以驅(qū)動(dòng)20個(gè)激光發(fā)射機(jī))；

5個(gè)正向接收機(jī)(每4個(gè)節(jié)點(diǎn)1個(gè))；

5套正向頻率搬移設(shè)備(每4個(gè)節(jié)點(diǎn)1個(gè))；

20個(gè)正向激光器(每個(gè)節(jié)點(diǎn)1個(gè))；

20個(gè)回傳接收機(jī)(每個(gè)節(jié)點(diǎn)1個(gè))；

5套回傳頻率搬移設(shè)備(每4個(gè)節(jié)點(diǎn)1個(gè))；

5個(gè)回傳發(fā)射機(jī)(每4個(gè)節(jié)點(diǎn)1個(gè))；

大多數(shù)傳輸設(shè)備廠商都提供在機(jī)箱或者機(jī)架上可插拔的設(shè)備。

假如每個(gè)機(jī)箱上有8個(gè)模塊，機(jī)箱的高度為8（3/4）英寸(即5U)，62個(gè)模塊大約需8個(gè)機(jī)箱，它正好是70英寸機(jī)架的高度，所以需要將某些模塊做得更為小巧以節(jié)省空間，因?yàn)?a target="_blank">供電設(shè)備、備份設(shè)備以及風(fēng)扇和制冷系統(tǒng)還要加上去。這就需要一間適當(dāng)大?quot;房子"或者建筑物的一部分。當(dāng)然如果多功能業(yè)務(wù)的電子設(shè)備如Cable modem終端系統(tǒng)(CMTS)也要裝在次級(jí)Hub站內(nèi)，對(duì)機(jī)架空間的需求會(huì)成倍增長(zhǎng)。

(一)模擬傳送主干

如果距離不太遠(yuǎn)而且重點(diǎn)是正向的廣播服務(wù)，接通到區(qū)域分配網(wǎng)最省錢的方法是使用1550nm的模擬光纖傳輸設(shè)備。在1550nm上傳輸比傳統(tǒng)的1310nm傳輸有兩個(gè)優(yōu)勢(shì)：(1)光纖的衰減大約低30％；(2)采用所謂的摻餌光纖放大器(EDFA)設(shè)備可以將光信號(hào)直接放大，而不用把它先轉(zhuǎn)換到RF信號(hào)。1550nm光纖的劣勢(shì)是光發(fā)射機(jī)太貴--大約是1310nm的10倍多--因?yàn)檫@些光發(fā)射機(jī)必須無啁啁音。

擁有16～20dB(40～100mW)輸出功率的1550nm發(fā)射機(jī)已被大量商用。典型的1550nm光纖損耗為0.25dB／km，信號(hào)的無中繼跨度可達(dá)60km，在系統(tǒng)加上EDFA其跨度可達(dá)100km。超出100km的距離會(huì)受到光纖非線性的影響，只能用其它方法解決。將模擬信道分散到多個(gè)光纖中，傳送距離就可以超出這個(gè)限度。采用具有這樣性能的1550nm系統(tǒng)，相比之下，系統(tǒng)的花費(fèi)要比基帶數(shù)字系統(tǒng)的花費(fèi)小得多。

在一個(gè)典型的1550nm區(qū)域網(wǎng)中，初級(jí)和次級(jí)Hub中光信號(hào)被檢波為RF電信號(hào)。在這一點(diǎn)上，信號(hào)加以放大并分配到向節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)膸讉€(gè)1310nm激光器上。對(duì)窄帶廣播應(yīng)用而言，正向的窄帶廣播信號(hào)與廣播信號(hào)混合在一起由1310nm激光器傳送。當(dāng)然這就帶來一個(gè)問題：窄帶廣播信號(hào)如何傳送到Hub?在這一點(diǎn)上1550nm系統(tǒng)會(huì)帶來一些麻煩，因?yàn)閮r(jià)格很貴的發(fā)射機(jī)不宜于窄帶廣播。一個(gè)解決方案是采用前面所講的頻率搬移技術(shù)，把幾個(gè)窄帶廣播信號(hào)加到一個(gè)1550nm的光發(fā)射機(jī)上。

花費(fèi)貴一些但更"著眼未來"的方案是在主干光纜內(nèi)再分出幾根光纖，并行運(yùn)行一條到達(dá)Hub純數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，用于窄帶廣播。這一方案也對(duì)下面這個(gè)問題提供了直接了當(dāng)?shù)慕鉀Q方法：如何把回傳信號(hào)送到主前端?我們將在下一節(jié)數(shù)字傳送網(wǎng)絡(luò)中討論。這一節(jié)的余下部分所要討論的是如何以模擬的方式進(jìn)行回傳。

因?yàn)?550nm的光發(fā)射機(jī)非常復(fù)雜，它并不適合用于光節(jié)點(diǎn)的信號(hào)回傳。所以我們只能選用1310nm技術(shù)。也就是說，我們不能指望回傳發(fā)射機(jī)所"延伸"的范圍能與正向1550nm系統(tǒng)一樣長(zhǎng)。

(二)數(shù)字傳送主干

在HFC網(wǎng)絡(luò)中，窄帶廣播采用的是調(diào)制數(shù)字載波傳送方式。在相對(duì)較短的距離上，把寬帶信息發(fā)送給大量的終端用戶或者收集這些終端用戶的信息，HFC非常有效。相比之下，基帶數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)。如典型的交換式電話傳輸，要注意它的長(zhǎng)距離傳輸和高數(shù)據(jù)速率的兼容性問題。隨著大量的交互式服務(wù)需求增長(zhǎng)，很容易看到區(qū)域性的有線網(wǎng)絡(luò)將向兩種技術(shù)混合的方向發(fā)展。其做法是把從各個(gè)節(jié)點(diǎn)來的較低的數(shù)據(jù)流在Hub處集中壓縮，然后使用基帶數(shù)字傳輸在這些Hub和主前端之間傳送壓縮的數(shù)據(jù)流。

為了把許多低速數(shù)據(jù)流聚集為一個(gè)高速數(shù)據(jù)流，從每個(gè)節(jié)點(diǎn)傳過來的調(diào)制載波信號(hào)要被檢波為RF信號(hào)，并送給應(yīng)用接收機(jī)，然后解調(diào)為基帶數(shù)字信號(hào)，隨后推上主干環(huán)路(圖12-2)。因?yàn)檫@樣做對(duì)每一種應(yīng)用都需要大量的設(shè)備，所以最好只在初級(jí)Hub采用這種做法，而不在數(shù)目較大的次級(jí)Hub。當(dāng)然這從節(jié)點(diǎn)來的模擬信號(hào)能夠送得足夠遠(yuǎn)到初級(jí)Hub中，較為實(shí)際的組網(wǎng)方式是在初建時(shí)先把應(yīng)用接收機(jī)安排在初級(jí)Hub，而當(dāng)交互式的通信流量增大后，隨著市場(chǎng)的滲透率再遷入次級(jí)Hub。

圖12-2 HFC回傳通道和數(shù)字基帶網(wǎng)絡(luò)接口

圖12-3是更為詳細(xì)的業(yè)務(wù)應(yīng)用框圖。為了說明，選擇了機(jī)頂盒(IPPV)回傳，狀態(tài)監(jiān)控自動(dòng)記錄和Cable modem?；貍鞲鞴饨邮諜C(jī)的RF輸出首先被分支，然后送到合適的應(yīng)用接收機(jī)。對(duì)IPPV應(yīng)用，機(jī)頂盒返回的信號(hào)都被送往回傳通路解調(diào)器(RPD)，進(jìn)行濾波并轉(zhuǎn)變到基帶數(shù)字信號(hào)。RPD的輸出通常與以太網(wǎng)(10bae-T)相兼容，它是一種標(biāo)準(zhǔn)的雙向通信數(shù)據(jù)接口用以接入系統(tǒng)控制器。一個(gè)區(qū)域性的電纜網(wǎng)絡(luò)的接入控制器放置在主前端處而RPD放置在初級(jí)Hub。像狀態(tài)監(jiān)控這樣的自動(dòng)測(cè)試記錄應(yīng)用接收機(jī)，其輸出也采用以太網(wǎng)或其它標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)協(xié)議。Cable modem終端系統(tǒng)(CMTS)的輸出擁有高速數(shù)據(jù)接口，像千兆以太網(wǎng)或快速以太網(wǎng)。上述所有信號(hào)都接到合適的復(fù)用設(shè)備的接口卡上傳遞至主前端，在主前端這些信號(hào)被解復(fù)用并送給接入的控制器、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控器、服務(wù)器和路由器。

圖12-3在Hub和主前端間服務(wù)的交互連接

數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)

附錄C中討論了基本的高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)：SONET(美國(guó)、加拿大采用，日本采用修改的格式)，SDH(用在其它地方，包括歐洲、亞洲、中美和南美及澳洲)。盡管經(jīng)營(yíng)者可以自由選擇非標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，然而像Cable modem這樣的系統(tǒng)需要聯(lián)到公共交換電話網(wǎng)(PSTN)上面，則必須與標(biāo)準(zhǔn)兼容。

隨著在全世界范圍的廣泛應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的價(jià)格下降很快。這意味著包括傳遞設(shè)備本身、接口設(shè)備(上、下傳輸環(huán)的業(yè)務(wù))和管理軟件都要比專用交互設(shè)備價(jià)格低。但對(duì)包括數(shù)字視頻流的下行中繼在內(nèi)的所有的傳輸，即便采用簡(jiǎn)單網(wǎng)管系統(tǒng)也無法得到多大的節(jié)省。因?yàn)楣芾碥浖团嘤?xùn)需要幾百萬美元的投資，所以對(duì)有線電視經(jīng)營(yíng)者來說，擁有許多系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)上不是很劃算的(操作起來也不方便)。

未來的發(fā)展很可能做到連視頻服務(wù)也可以在PSTN或Internet發(fā)送，這會(huì)造成專用的數(shù)字傳輸設(shè)備的投資荒廢。